Оптичні специфікації використовуються під час проектування та виробництва компонента або системи, щоб охарактеризувати, наскільки добре він відповідає певним вимогам до продуктивності.Вони корисні з двох причин: по-перше, вони вказують допустимі межі ключових параметрів, які керують продуктивністю системи;по-друге, вони визначають кількість ресурсів (тобто часу та вартості), які мають бути витрачені на виробництво.Оптична система може страждати від недостатньої або надмірної специфікації, що може призвести до непотрібних витрат ресурсів.Paralight Optics пропонує недорогу оптику, яка точно відповідає вашим вимогам.
Щоб краще зрозуміти оптичні характеристики, важливо дізнатися, що вони означають.Нижче наведено короткий вступ до найпоширеніших характеристик майже всіх оптичних елементів.
Виробничі характеристики
Допуск на діаметр
Допуск діаметра круглого оптичного компонента забезпечує прийнятний діапазон значень діаметра.Допуск на діаметр не впливає на оптичні характеристики самої оптики, однак це дуже важливий механічний допуск, який слід враховувати, якщо оптику буде встановлено в будь-якому типі тримача.Наприклад, якщо діаметр оптичної лінзи відхиляється від свого номінального значення, можливо, механічна вісь може бути зміщена від оптичної осі у встановленому вузлі, що спричинить децентралізацію.
Малюнок 1: Децентрування колімованого світла
Ця виробнича специфікація може змінюватись залежно від кваліфікації та можливостей конкретного виробника.Paralight Optics може виготовляти лінзи діаметром від 0,5 мм до 500 мм, допуски можуть досягати +/-0,001 мм.
| Таблиця 1: Виробничі допуски на діаметр | |
| Допуски на діаметр | Оцінка якості |
| +0,00/-0,10 мм | Типовий |
| +0,00/-0,050 мм | Точність |
| +0,000/-0,010 | Висока точність |
Допуск на товщину центру
Центральна товщина оптичного компонента, переважно лінз, — це товщина матеріалу компонента, виміряна в центрі.Центральна товщина вимірюється поперек механічної осі лінзи, яка визначається як вісь точно між її зовнішніми краями.Зміна товщини центру лінзи може вплинути на оптичні характеристики, оскільки товщина центру разом із радіусом кривизни визначає довжину оптичного шляху променів, що проходять через лінзу.
Рисунок 2: Діаграми для CT, ET і FL
| Таблиця 2: Виробничі допуски для центральної товщини | |
| Допуски на центральну товщину | Оцінка якості |
| +/-0,10 мм | Типовий |
| +/-0,050 мм | Точність |
| +/-0,010 мм | Висока точність |
Товщина країв віршів Товщина центру
З наведених вище прикладів діаграм, які показують товщину центру, ви, мабуть, помітили, що товщина лінзи змінюється від краю до центру оптики.Очевидно, що це функція радіуса кривизни та провисання.Плоскоопуклі, двоопуклі та позитивні меніскові лінзи мають більшу товщину в центрі, ніж на краю.Для плоско-увігнутих, двоввігнутих і негативних меніскових лінз товщина центру завжди менша за товщину краю.Оптичні дизайнери зазвичай вказують товщину кромки та центру на своїх кресленнях, допускаючи один із цих розмірів, використовуючи інший як еталонний розмір.Важливо зазначити, що без одного з цих розмірів неможливо розрізнити остаточну форму лінзи.
Рисунок 3: Діаграми для CE, ET, BEF і EFL
Різниця товщини клина / краю (ETD)
Клин, який іноді називають ETD або ETV (Edge Thickness Variation), — це зрозуміле поняття для розуміння конструкції та виготовлення лінз.По суті, ця специфікація визначає, наскільки паралельні дві оптичні поверхні лінзи одна одній.Будь-яке відхилення від паралелі може спричинити відхилення світла, що проходить, від його траєкторії, оскільки мета полягає в тому, щоб сфокусувати або розвести світло контрольованим чином, тому клин вносить небажане відхилення на шляху світла.Клин можна вказати в термінах кутового відхилення (похибка центрування) між двома передавальними поверхнями або фізичного допуску на зміну товщини краю, що представляє невідповідність між механічною та оптичною осями лінзи.
Рисунок 4: Помилка центрування
Sagitta (Sag)
Радіус кривизни безпосередньо пов’язаний із Sagitta, який в оптичній промисловості частіше називають Sag.У геометричних термінах Сагітта представляє відстань від точного центру дуги до центру її основи.В оптиці Sag застосовується до опуклої або увігнутої кривизни та являє собою фізичну відстань між вершиною (найвищою або найнижчою точкою) вздовж кривої та центром лінії, проведеної перпендикулярно до кривої від одного краю оптики до інший.Малюнок нижче пропонує візуальне зображення Sag.
Рисунок 5: Діаграми Sag
Прогин важливий, оскільки він забезпечує розташування центру для радіуса кривизни, таким чином дозволяючи виробникам правильно розташувати радіус на оптиці, а також встановлювати товщину центру та краю оптики.Знаючи радіус кривизни, а також діаметр оптики, Sag можна розрахувати за такою формулою.
Де:
R = радіус кривизни
d = діаметр
Радіус кривизни
Найважливішим аспектом лінзи є радіус кривизни, це фундаментальний і функціональний параметр сферичних оптичних поверхонь, який потребує контролю якості під час виготовлення.Радіус кривизни визначається як відстань між вершиною оптичного компонента та центром кривизни.Він може бути позитивним, нульовим або негативним залежно від того, чи є поверхня опуклою, плоскою чи увігнутою.
Знання значення радіуса кривизни і товщини центру дозволяє визначити довжину оптичного шляху променів, що проходять через лінзу або дзеркало, але також відіграє велику роль у визначенні оптичної сили поверхні, тобто, наскільки сильно оптичний система сходить або розходить світло.Розробники оптики розрізняють довгі та короткі фокусні відстані, описуючи величину оптичної сили своїх лінз.Об’єктиви з короткою фокусною відстанню, які швидше відхиляють світло і тому досягають фокусування на меншій відстані від центру лінзи, мають більшу оптичну силу, тоді як ті, які фокусують світло повільніше, описуються як такі, що мають меншу оптичну силу.Радіус кривизни визначає фокусну відстань лінзи. Простий спосіб обчислення фокусної відстані для тонких лінз дається за допомогою наближення тонкої лінзи за формулою виробника лінзи.Зверніть увагу, що ця формула дійсна лише для лінз, товщина яких невелика порівняно з розрахованою фокусною відстанню.
Де:
f = фокусна відстань
n = показник заломлення матеріалу лінзи
r1 = радіус кривизни для поверхні, найближчої до падаючого світла
r2 = радіус кривизни для поверхні, найбільш віддаленої від падаючого світла
Щоб контролювати будь-яку зміну фокусної відстані, оптики повинні визначити допуск радіуса.Перший метод полягає у застосуванні простого механічного допуску, наприклад, радіус може бути визначений як 100 +/-0,1 мм.У такому випадку радіус може коливатися від 99,9 мм до 100,1 мм.Другий спосіб полягає в застосуванні допуску на радіус у відсотках.Використовуючи той самий радіус 100 мм, оптик може вказати, що кривизна не може змінюватися більше ніж на 0,5%, тобто радіус повинен знаходитися в межах від 99,5 мм до 100,5 мм.Третій спосіб полягає у визначенні допуску на фокусну відстань, найчастіше у відсотках.Наприклад, об’єктив із фокусною відстанню 500 мм може мати допуск +/-1%, що означає від 495 до 505 мм.Підключення цих фокусних відстаней до рівняння тонкої лінзи дозволяє виробникам отримати механічний допуск на радіус кривизни.
Малюнок 6: Допуск радіуса в центрі кривизни
| Таблиця 3: Виробничі допуски для радіуса кривизни | |
| Допуски на радіус кривизни | Оцінка якості |
| +/-0,5 мм | Типовий |
| +/-0,1% | Точність |
| +/-0,01% | Висока точність |
На практиці виробники оптики використовують кілька різних типів приладів для визначення радіуса кривизни лінзи.Перший - це кільце сферометра, прикріплене до вимірювального приладу.Порівнюючи різницю в кривизні між попередньо визначеним «кільцем» і радіусом кривизни оптики, виробники можуть визначити, чи потрібна подальша корекція для досягнення відповідного радіуса.На ринку також є ряд цифрових сферометрів для підвищеної точності.Іншим високоточним методом є автоматизований контактний профілометр, який використовує зонд для фізичного вимірювання контуру лінзи.Нарешті, безконтактний метод інтерферометрії може бути використаний для створення візерунка смуги, здатного кількісно визначити фізичну відстань між сферичною поверхнею та її відповідним центром кривизни.
Центрування
Центрація також відома як центрування або децентрування.Як випливає з назви, центрація контролює точність розташування радіуса кривизни.Ідеально центрований радіус точно вирівнюватиме вершину (центр) його кривизни із зовнішнім діаметром підкладки.Наприклад, плоскоопукла лінза діаметром 20 мм мала б ідеально центрований радіус, якби вершина була лінійно розташована на відстані точно 10 мм від будь-якої точки вздовж зовнішнього діаметра.З цього випливає, що оптичні виробники повинні брати до уваги вісь X і Y під час керування центруванням, як показано нижче.
Рисунок 7: Діаграма децентрування
Величина децентрала в лінзі - це фізичне зміщення механічної осі відносно оптичної осі.Механічна вісь лінзи — це просто геометрична вісь лінзи, яка визначається її зовнішнім циліндром.Оптична вісь лінзи визначається оптичними поверхнями і є лінією, що сполучає центри кривизни поверхонь.
Рисунок 8: Діаграма децентрування
| Таблиця 4: Виробничі допуски для центрування | |
| Центрування | Оцінка якості |
| +/-5 кутових хвилин | Типовий |
| +/-3 кутові хвилини | Точність |
| +/-30 кутових секунд | Висока точність |
Паралелізм
Паралельність описує, наскільки паралельні дві поверхні відносно одна одної.Це корисно при визначенні таких компонентів, як вікна та поляризатори, де паралельні поверхні є ідеальними для продуктивності системи, оскільки вони мінімізують спотворення, які інакше можуть погіршити якість зображення чи світла.Типові допуски коливаються від 5 кутових хвилин до кількох кутових секунд, як показано нижче:
| Таблиця 5: Виробничі допуски на паралельність | |
| Допуски паралельності | Оцінка якості |
| +/-5 кутових хвилин | Типовий |
| +/-3 кутові хвилини | Точність |
| +/-30 кутових секунд | Висока точність |
Допуск на кут
У таких компонентах, як призми та розсіювачі променя, кути між поверхнями мають вирішальне значення для роботи оптики.Цей кутовий допуск зазвичай вимірюється за допомогою вузла автоколіматора, система джерела світла якого випромінює колімований світло.Автоколіматор обертається навколо поверхні оптики, доки результуюче відбиття Френеля назад у нього не створить пляму на поверхні, що перевіряється.Це підтверджує, що колімований промінь потрапляє на поверхню під нормальним кутом падіння.Потім весь вузол автоколіматора обертається навколо оптики до наступної оптичної поверхні, і та сама процедура повторюється.На рисунку 3 показана типова установка автоколіматора для вимірювання допуску кута.Різниця кутів між двома виміряними положеннями використовується для обчислення допуску між двома оптичними поверхнями.Допуск на кут може бути від кількох кутових хвилин до кількох кутових секунд.
Малюнок 9: Налаштування автоколіматора для вимірювання допуску кута
Фаска
Кути підкладки можуть бути дуже крихкими, тому важливо захистити їх під час роботи з оптичним компонентом або його встановлення.Найпоширенішим способом захисту цих кутів є скошування країв.Фаски служать захисними фасками і запобігають сколам країв.Будь ласка, перегляньте наступну таблицю 5 для специфікації фаски для різних діаметрів.
| Таблиця 6: Виробничі обмеження для максимальної ширини фаски | |
| Діаметр | Максимальна ширина фаски |
| 3,00 - 5,00 мм | 0,25 мм |
| 25,41 мм - 50,00 мм | 0,3 мм |
| 50,01 мм - 75,00 мм | 0,4 мм |
Очистити діафрагму
Прозора діафрагма визначає, яка частина об’єктива має відповідати всім описаним вище характеристикам.Він визначається як механічний або відсотковий діаметр або розмір оптичного компонента, який повинен відповідати специфікаціям, поза цим виробники не гарантують, що оптика буде відповідати заявленим специфікаціям.Наприклад, об’єктив може мати діаметр 100 мм і прозору діафрагму, визначену як 95 мм або 95%.Будь-який метод є прийнятним, але важливо пам’ятати, як загальне правило, чим більша прозора діафрагма, тим складніше створювати оптику, оскільки вона наближає необхідні робочі характеристики до фізичного краю оптики.
Через виробничі обмеження практично неможливо створити прозору апертуру, яка точно дорівнює діаметру або довжині на ширину оптики.
Малюнок 10: Графічне зображення чіткої діафрагми та діаметра лінзи
| Таблиця 7: Допуски чіткої діафрагми | |
| Діаметр | Очистити діафрагму |
| 3,00 мм – 10,00 мм | 90% діаметра |
| 10,01 мм - 50,00 мм | Діаметр - 1 мм |
| ≥ 50,01 мм | Діаметр - 1,5 мм |
Щоб отримати детальнішу специфікацію, перегляньте наш каталог оптики або рекомендованих продуктів.
Час публікації: 20 квітня 2023 р